(57)【要約】【課題】スキャン動作に伴う振動を抑制して良好な二次元画像を取得することができる低廉な検査装置を提供する。【解決手段】試料１を載せる試料台１０１と、光を出射する出射光学系１７と、この出射光学系１７から出射された光の光軸上に配置され光を試料台１０１上の試料１に向けて反射する反射手段１０２と、この反射手段１０２を動作させて反射手段１０２から試料１に向かう光を試料表面に沿う方向に平行移動させる走査装置８０と、試料１からの光を検出する検出光学系２３とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載せる試料台と、
光を出射する出射光学系と、
この出射光学系から出射された光の光軸上に配置され光を前記試料台上の試料に向けて反射する反射手段と、
この反射手段を動作させて当該反射手段から試料に向かう光を試料表面に沿う方向に平行移動させる走査装置と、
試料からの光を検出する検出光学系と
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１の検査装置において、
前記反射手段は、
前記出射光学系から出射された光を前記試料台上の試料表面に沿う方向に反射する第１反射鏡と、
この第１反射鏡で反射した光を前記試料台上の試料に向けて反射する第２反射鏡と
を有していることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２の検査装置において、
前記走査装置は、
前記第１反射鏡で反射した光の光軸に沿って前記第２反射鏡を移動させる
ことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項３の検査装置において、前記第２反射鏡とともに移動する対物レンズを備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１の検査装置において、前記出射光学系、前記反射手段、前記走査装置及び前記検出光学系を複数組備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１−５のいずれかの検査装置において、前記第２反射鏡の移動方向と直交する方向に試料台を移動させる試料台移動装置を備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項１−５のいずれかの検査装置において、前記検査部の受光部は、二次元撮像素子であることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項１−５のいずれかの検査装置において、前記検出光学系は明視野像を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項１−５のいずれかの検査装置において、前記検出光学系は暗視野像を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
請求項２−４のいずれかの検査装置において、前記第２反射鏡の移動方向と直交する方向に前記第１反射鏡及び第２反射鏡を移動させる反射鏡移動装置を備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
請求項２の検査装置において、
前記走査装置は、前記出射光学系から出射された光の光軸に沿って前記第１反射鏡を移動させ、
前記第２反射鏡は、前記第１反射鏡で反射する光の移動幅をカバーする大きさを有している
ことを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウエハ等の試料の外観を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料表面の画像情報を取得するものとしては、光源からの光をレンズ等で偏向させて試料表面を走査するものがある（特許文献１−５等参照）。しかし、この種の走査装置では、試料表面を走査するにあたってレンズ等で光を偏向させるため、試料の中央部には光がほぼ垂直に照射されるのに対し試料の周辺部には光が斜めに入射するため、光の入射角の違いから試料の中央部と周辺部とでは画質が異なり、検査精度にも試料上の位置によってばらつきが生じ得る。
【０００３】
それに対し、光源から出た光を屈折させることなく試料に照射し、試料を載せたステージを水平二軸方向（ＸＹ方向）に移動させることで試料表面を走査するものがある（特許文献６，７等参照）。ステージを移動させる構成の場合、試料上の位置によらず光の入射角が一定であるため、試料上の位置による検査精度のばらつきが抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１６６７５８号公報
【特許文献２】特開平７−３２５２６２号公報
【特許文献３】特開平３−１４４５３４号公報
【特許文献４】特開平３−５８０１４号公報
【特許文献５】特開昭５７−２０４０６７号公報
【特許文献６】特開平３−２９１６１４号公報
【特許文献７】特開２００７−３２７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ステージを水平二軸方向に移動させる場合、スキャン方向へのステージの加速、減速、停止を短い時間間隔で繰り返し実行することになる。相応の重量を有する構造物であるステージを短時間に繰り返し加減速し高精度に位置決めするのには大きなエネルギーを要し、またこのように動作できる装置は非常に高価で検査装置の製造コストを押し上げる。さらに、スキャン動作に伴って繰り返されるステージの移動・停止による振動が大きいため、検査装置のボディ剛性が低いとステージ上方の出射光学系を揺らしてしまい、良好な二次元画像が得られ難くなる恐れもある。
【０００６】
そこで本発明は、スキャン動作に伴う振動を抑制して良好な二次元画像を取得することができる低廉な検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、試料に入射する検査光の光軸を試料表面に沿う方向に平行移動させる機構を備えることによって試料を走査する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スキャン動作に伴う振動を抑制して良好な二次元画像を取得することができ、製作コストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る検査装置に備えられた出射光学系及び検出光学系の光路の一概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る検査装置に備えられた出射光学系及び検出光学系の光路の他の概念図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る検査装置が検査対象とする試料の一例の模式図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図である。
【図８】図７中の矢印VIII方向から見た矢視側面図である。
【図９】図７中のIX−IX矢視による平面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
〔第１の実施の形態〕
１．構成
図１は本発明の第１の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図である。本実施の形態において、紙面左側から右側にＸ軸、紙面直交方向手前側から奥側にＹ軸、紙面下側から上側にＺ軸をとる。
【００１２】
本実施の形態の検査装置は、ウエハ等の試料１を載せる試料台１０１、この試料台１０１上の試料１の光学像（本例では明視野像）を検出する光学系１００、試料台１０１を制御するステージ制御装置７０、光学系１００で検出した信号を処理する画像処理装置５０、光学系１００の焦点位置を制御する自動焦点制御装置４０、及び装置全体を制御する演算処理装置６０を備えている。また、光学系１００は、検査光を出射する出射光学系１７、この出射光学系１７から出射された検査光の光軸上に配置され検査光を試料台１０１上の試料１に向けて反射する反射手段１０２、この反射手段１０２を動作させて反射手段１０２から試料に向かう検査光を試料１の表面に沿う方向（本例では水平方向）に平行移動させる走査装置８０、試料１からの光（反射光）を検出する検出光学系２３、検査光の焦点合わせ用の光を検出する焦点光学系３２、並びに試料１からの光を検出光学系２３及び焦点光学系３２に分岐させる分光ミラー２０を備えている。
【００１３】
試料台１０１は、搭載した試料１を真空吸着により固定するチャック２、このチャック２を搭載し鉛直軸周り（θ方向）に回転するθステージ３、及びθステージ３を搭載しＹ軸方向に移動させる試料台移動装置であるＹステージ６を備えている。Ｙステージ６は、検査装置本体（図示せず）の架台部分に固定されている。
【００１４】
出射光学系１７は、光ファイバー等を介して光を出射するハロゲンランプ等の光源１０、光源１０から出た検査光を集光する集光レンズ１１、集光レンズ１１で集光された検査光を絞るスリット状の開口絞り１２及び視野絞り１３、並びに開口絞り１２及び視野絞り１３を通った検査光を通すリレーレンズ１４を備えている。これら出射光学系１７の構成要素は、検査装置本体（図示せず）のカラム部分に固定されている。また、出射光学系１７から出射される検査光の光軸は、試料台１０１上の試料１から外れている。
【００１５】
反射手段１０２は、出射光学系１７から出射された検査光を試料台１０１上の試料１の表面に沿う方向に反射する第１反射鏡１８、及び第１反射鏡１８で反射した検査光を試料台１０１上の試料１に向けて反射する第２反射鏡１９を有している。第１反射鏡１８は、検査装置本体（図示せず）に固定されていて、出射光学系１７から出射される検査光の光軸上に位置している。第２反射鏡１９は、試料台１０１の上方に位置するように走査装置８０に固定されていて、第１反射鏡１８で反射された検査光の光軸上に位置している。また、第２反射鏡１９には対物レンズ駆動部９０を介して対物レンズ１６が取り付けられている。対物レンズ１６は、第２反射鏡１９とともにＸ軸方向に移動するとともに、対物レンズ駆動部９０によって試料１に向かう検査光の進行方向（この場合Ｚ軸方向）に平行移動する。本実施の形態の場合、リレーレンズ１４を通過して−Ｚ方向に進行する検査光は、ビームスプリッタ１５を透過して第１反射鏡１８でほぼ直角に反射して−Ｘ方向に向きを変え、再度第２反射鏡１９でほぼ直角に反射して対物レンズ１６を通って試料１に照射される。本実施の形態の場合、検査光は試料１の表面にほぼ垂直に入射する。
【００１６】
走査装置８０は、Ｙステージ６とともに架台上に固定されていて、対物レンズ１６とともに第２反射鏡１９をＸ軸方向に移動させるものである。第２反射鏡１９は、第１反射鏡１８で反射した検査光の光軸に沿って姿勢を変えずに移動し、その結果、第２反射鏡１９で反射して試料１に入射する検査光の光軸がＸ軸方向に平行移動する。
【００１７】
検出光学系２３は、試料１の表面の２次元画像を取得するものであり、試料１からの反射光の受光部である撮像素子２４、及び試料１からの反射光を撮像素子２４に結像させる結像レンズ２１を有している。撮像素子２４は、二次元撮像素子（エリアイメージセンサ）であり、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等を用いることができる。本実施の形態の場合、検査光を受けて試料１の表面で反射した反射光は、対物レンズ１６を透過して反射手段１０２によりビームスプリッタ１５に導かれ、ビームスプリッタ１５で反射して＋Ｘ方向に向きを変えて分光ミラー２０に導かれる。結像レンズ２１には、この分光ミラー２０を透過した光が入射し、撮像素子２４上に結像する。
【００１８】
上記構成により、出射光学系１７から検査光を出射しつつ、演算処理装置６０によりコントロールされたステージ制御部７０を通じて走査装置８０を駆動して第２反射鏡１９を一定速度で移動させてスキャンすることにより、試料１の表面の拡大された２次元画像が撮像素子２４によって撮像される。撮像素子２４で取得された画像データは画像処理部５０に入力され、例えば隣同士のチップの画像の比較処理によって試料１の表面の欠陥（パターンの欠陥や異物等）が抽出される。
【００１９】
また、焦点検出光学系３２は、走査装置８０を駆動してスキャンしている間に検査光を試料１の表面に合焦させるものであり、試料１からの光を受光する合焦センサ３１及び試料１からの光を結像させる結像レンズ３０を有している。本実施の形態の場合、試料１で反射して分光ミラー２０により＋Ｚ方向に反射された反射光が、結像レンズ３０を介して合焦センサ３１上に結像する。このとき、特に図示していないが、出射光学系１７の光路には縞パターン付きのレチクルが配置されていて、試料１上に縞パターン像が形成される。上記自動焦点制御部４０は、合焦センサ３１上に結像される縞パターンのコントラストが最大になるように対物レンズ駆動部９０を駆動して対物レンズ１６を移動させ、スキャン動作中リアルタイムに検査光の焦点を試料１に合わせ続ける。
【００２０】
図２は出射光学系１７及び検出光学系２３の光路の一概念図である。但し、本図では図の簡単のため反射手段１０２を図示省略してある。
【００２１】
図２に示した光学系は、例えば、金属顕微鏡等で用いられるケーラー照明と無限遠補正光学系からなっている。無限遠補正光学系では、試料１に照射される検査光のリレーレンズ１４から対物レンズ１６までの間の光路、及び撮像素子２４で受光される反射光の対物レンズ１６から結像レンズ２１までの間の光路においては、光が平行光である。そのため、これらの光路については距離を変更しても光学的な特性が変化せず設計の自由度が高い。すなわち、リレーレンズ１４とビームスプリッタ１５との距離、ビームスプリッタ１５と対物レンズ１６との距離、及びビームスプリッタ１５と結像レンズ２１との距離は自由に変えられる。例えば、図３の構成のように、図２の構成に対して撮像素子２４とともに結像レンズ２１を対物レンズ１６から遠ざけても光学的な特性は維持できる。但し、リレーレンズ１４及び結像レンズ２１の位置については、対物レンズ１６からの距離が長くなればそれだけリレーレンズ１４と結像レンズ２１を大きくする必要があるため、現実的には設計上の限界がある点には留意する。
【００２２】
また、図３に併せて示したように、集光レンズ１１、開口絞り１２及び視野絞り１３とともにリレーレンズ１４を対物レンズ１６から離しても、光学特性は変化しない。理想的には、リレーレンズ１４から対物レンズ１６までの光路が長くした場合には、視野絞り１３の開口部を大きくすることが好ましい。すなわち、リレーレンズ１４から対物レンズ１６までの光路を長くとることができ、本実施の形態のように、ビームスプリッタ１５から対物レンズ１６までの光路を長くとることも勿論可能である。そのため、ビームスプリッタ１５と対物レンズ１６との間に反射手段１０２を介在させて光路を折り曲げたり、第２反射鏡１９を移動させて光路長を変化させたりしても、光学的な特性を維持することができる。
【００２３】
２．動作
出射光学系１７において、光源１０からの検査光は集光レンズ１１で集光され開口絞り１２、視野絞り１３及びリレーレンズ１４を経て−Ｚ方向に出射される。出射光学系１７から出射された検査光は、ビームスプリッタ１５を透過して第１反射鏡１８で反射して−Ｘ方向に進行方向を変え、さらに第２反射鏡１９で反射して−Ｚ方向に進行方向を変えて対物レンズ１６を通過して試料１に入射する。この間、演算処理装置６０からの指令を基にステージ制御装置７０によって走査装置８０及び試料台１０１が駆動され、試料１の表面がスキャニングされる。そして、試料１で反射した反射光は、対物レンズ１６、第２反射鏡１９、第１反射鏡１８を経てビームスプリッタ１５に導かれ、ビームスプリッタ１５で反射して＋Ｘ方向に進行方向を変えて分光ミラー２０に入射する。この反射光のうち、分光ミラー２０を透過した光が結像レンズ２１を透過して撮像素子２４上に結像し、撮像素子２４から画像処理装置５０に画像信号が入力される。画像処理装置５０では、得られた試料１の表面の明視野像と比較画像との比較処理（各画素の輝度差の判定等）によって欠陥が抽出される。また、分光ミラー２０で反射した反射光は結像レンズ３０を透過して合焦センサ３１上に結像し、自動焦点制御装置４０によって対物レンズ駆動部９０が駆動されて、スキャン中の検査光の焦点位置が自動制御される。
【００２４】
３．効果
（１）スキャン動作に伴う振動の抑制
本実施の形態では、スキャン動作時の試料１に対する検査光の主たる相対移動（Ｘ軸方向移動）を走査装置８０による第２反射鏡１９の移動により実現している。走査装置８０によるスキャン動作中、試料台１０１は停止した状態である。第２反射鏡１９の重量は、これと一体に移動する対物レンズ１６や対物レンズ駆動装置９０と合わせても（例えば１ｋｇ程度）ステージ（例えば十数ｋｇ）より軽量であり、試料１に対して試料台１０１をＸ軸方向に移動させる場合に比べてＸ方向スキャンに伴って発生する振動が小さく、出射光学系１７の揺れを抑制することができる。したがって、試料１の良好な二次元画像を取得することができる。また、主として試料台１０１を駆動して試料１をスキャンする場合に対してスキャン速度で不利になることもない。
【００２５】
（２）製作コストの低減
スキャン動作は主として走査装置８０による第２反射鏡１９の移動により実行され、その間試料台１０１は停止している。したがって、試料１のスキャンのために重量物であるステージの加減速及び停止を短周期で繰り返し実行する必要がなく、低廉な試料台１０１を使用することができ、ひいてはスキャン装置全体の製作コストを大幅に低減することができる。したがって、検査装置の製作コストを低減することができる。
【００２６】
（３）設置面積の縮小
仮に走査装置８０を省略して従来と同様に試料台１０１をＸ軸方向に動かしてスキャン動作を実行する場合、試料台１０１のＸ軸方向の動作を許容するためにＸ軸方向に試料台１０１のＸ軸方向の幅分のスペースを要する。それに対して本実施の形態では、試料台１０１は主たるスキャン方向（Ｘ軸方向）に移動しない。したがって、試料台１０１の設置スペースのＸ軸方向の幅を半分程度に短縮することができる。したがって、検査装置の設置面積を縮小することができる。将来、半導体ウエハはさらに大型化することが考えられるため、こうした検査装置の設置面積の縮小は半導体製造ラインにとって非常に大きなメリットである。
【００２７】
（４）撮像素子の低廉化、撮像感度の向上
本実施の形態では撮像素子２４にエリアイメージセンサ（二次元撮像素子）を例示したが、この場合にはリニアイメージセンサ（ＴＤＩ等の一次元撮像素子）を用いた場合に比べて同一スキャン速度の条件下における撮像感度を大きく向上させることができる。撮像素子２４にリニアイメージセンサを用いた場合、例えば画素数が５０００pixel、取得される画像の画素サイズが１μｍ、走査装置８０によるスキャン速度が５０ｍｍ／ｓであったとすると、リニアイメージセンサの１画素当たりの荷電時間は２０μｓ（＝１μｍ／５０ｍｍ／ｓ）と非常に短い。リニアイメージセンサの出力レベルを上げてＳ／Ｎ比を上げるためには、リニアイメージセンサを高感度で高速駆動させなければならず、このような能力を持つリニアイメージセンサは非常に高価である。
【００２８】
これに対し、例えば画素数が５０００pixel×５０００pixelで５ｍｍ×５ｍｍの大きさのエリアセンサを撮像素子２４に使用した場合、上記と同程度の画像取得時間を想定すると、
（i）第２反射鏡１９をＸ方向に５ｍｍ速移動
（ii）第２反射鏡１９を停止
（iii）撮像
の一連の動作を１００ｍｓ周期で実行すれば良い。仮に第２反射鏡１９を５ｍｍ移動し停止させるのに５０ｍｓかかったとすると、エリアセンサの１画素当たりの荷電時間は５０ｍｓを確保することができる。
【００２９】
また、Ｓ／Ｎ比についても、同程度のスキャン速度を想定した場合には、１画素当たりの荷電時間が延びた分（上記の例では５０ｍｓ÷２０μｓ＝２５００倍）だけ撮像感度が向上する。
【００３０】
なお、上記（i）−（iii）の一連の動作実行の想定時間を１００ｍｓとしたことの妥当性について説明する。
【００３１】
走査装置８０に接続される部品は、第２反射鏡１９、対物レンズ１６及び対物レンズ駆動部９０のみであり、これら接続部品は、例えば１ｋｇ程度と非常に軽量である。これは試料台のみでスキャン動作を実行していた従来例においてＸ軸方向に移動させていた部品重量の１０分の１程度である。現在、この程度の重量物を駆動するのに十分なリニアモータステージ（例えば、最大速度：２ｍ／ｓ、繰り返し位置決め精度：±１μｍ、位置整定時間：２１ｍｓ、設定加速度：２０ｍ／ｓ２、搭載負荷：８ｋｇ）が市販されている。この水準のリニアモータステージは一般的なものであり、比較的安価に入手可能である。
【００３２】
上記仕様のリニアステージが５ｍｍ移動して停止する時間は、次のように計算できる。
【００３３】
まず、２．５ｍｍだけ加速移動又は減速移動するのにかかる時間は１５．８ｍｓ（∵ 移動距離＝（１／２）×加速度×時間の二乗）であり、５ｍｍの移動を（２．５ｍｍ加速移動＋２．５ｍｍ減速移動）と考えると、その所要時間は３１．６ｍｓ（＝１５．８ｍｓ＋１５．８ｍｓ）である。そして、これに停止時間（位置整定時間）２１ｍｓを足すと５２．６ｍｓとる。５ｍｍ移動＋停止に要する時間はほぼ５０ｍｓであることが分かる。
【００３４】
また、エリアセンサの画素数が５０００pixel×５０００pixelで撮像するのに与えられた時間の周期を５０ｍｓとすると、現在、これに近い仕様（有効画素数：４６７２ pixel×３５１２ pixel、全画素読み出し性能：１５ frame/s（６７ｍｓ周期））の量産型の撮像素子が市販されており、非常に安価に入手できる。
【００３５】
したがって、現在安価に入手できる市販のリニアモータステージや撮像素子の仕様から見ても、第２反射鏡１９、対物レンズ１６及び対物レンズＺ駆動部９０を５ｍｍ移動させ、エリアセンサで撮像するのに想定される時間を１００ｍｓ程度と見積もることは妥当性を得ていると言える。
【００３６】
なお、上記市販品の使用を想定すると、従来の検査装置で大変に高価な部品であったリニアイメージセンサやＸステージを安価な走査装置８０とエリアセンサで代替することができ、従来の検査装置の処理速度と同程度を想定した場合、走査装置と撮像素子のコストは１０％−５０％程度に削減される。従来はリニアイメージセンサやステージ装置で検査装置全体の２５％程度を占めていたため、これを大幅に低減することは装置コストを大きく抑えることができる。
【００３７】
（５）十分な検査速度の確保
図４は本発明の検査装置が検査対象とする試料の一例（ウエハ）を表す模式図である。
【００３８】
図４に例示したウエハはφ３００ｍｍで、その表面には１０ｍｍ×１０ｍｍのチップパターンが６２９個形成されているとする。上記同様、例えば画素数が５０００pixel×５０００pixel、大きさが５ｍｍ×５ｍｍ、取得される画像の画素サイズは１μｍのエリアイメージセンサを撮像素子２４に用いるとする。また、走査装置８０によって対物レンズ１６と対物レンズ駆動部９０と第２反射鏡１９を５ｍｍ移動・停止させて撮像素子２４で撮像するのに与えられた時間を１００ｍｓ（移動・停止：５０ｍｓ、撮像：５０ｍｓ）とする。この条件下では、本例における１チップの大きさが撮像素子２４の視野の４倍であるため、撮像素子２４が１チップをスキャンする時間は４００ｍｓ、１ウエハをスキャンする時間は２５１．６秒（４００ｍｓ×６２９チップ）となる。
【００３９】
この検査速度は、（Ａ）画素数：５０００pixel、（Ｂ）取得画像の画素サイズ：１μｍ、（Ｃ）スキャン速度：５０ｍｍ／ｓ、（Ｄ）撮像時間：２０μｓのリニアイメージセンサを使用した場合の検査速度と同程度であり、現在の検査装置による検査速度の水準に十分に達している。
【００４０】
〔第２の実施の形態〕
図５は本発明の第２の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図である。
【００４１】
本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、光学系１００を複数組（本実施の形態では２組）備えている点である。すなわち、本実施の形態では、出射光学系１７、反射手段１０２、走査装置８０、検出光学系２３、焦点光学系３２等が２組ずつ備えられている。なお、図の簡単のため、自動焦点制御装置４０や画像処理装置５０、演算処理装置６０及びステージ制御装置７０については図示省略しており、必要であればこれらも光学系１００の数に応じて増設することができる。図５では追加した光学系やその構成要素に添え字「ａ」を付してある。個々の要素については光学系１００の対応する要素と同様であり、説明を省略する。
【００４２】
前述した通り、検出光学系２３と対物レンズ１６との距離を大きくとると、リレーレンズ１４と結像レンズ２１を大きくする必要がある。そこで本実施の形態のように、もう一式の光学系１００ａを搭載し、光学系１００，１００ａで試料１を半分ずつ検査するようにすれば、第２反射鏡１９，１９ａの移動に伴って変化するリレーレンズ１４，１４ａと対物レンズ１６，１６ａの間の最大光路長と、結像レンズ２１，２１ａと対物レンズ１６，１６ａの間の最大光路長を短縮することができ、リレーレンズ１４と結像レンズ２１のサイズを小さくすることもできる。また、本実施の形態によれば、光学系が増えた分だけ１組の光学系が検査する試料１の分担面積が減るため、検査速度が上がることは言うまでもない。
【００４３】
〔第３の実施の形態〕
図６は本発明の第３の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図である。
【００４４】
本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、暗視野方式の検査装置に発明を適用した点であり、検出光学系２３で暗視野像が取得される点である。具体的には、本実施の形態では、出射光学系１７に高出力のレーザ１１０を備え、走査装置８０には、第２反射鏡１９及び対物レンズ駆動部９０とともに移動する第３反射鏡１２０が取り付けてある。出射光学系１７の開口絞り１２や視野絞り１３等は省略できる。走査装置８０に第２反射鏡１９を介して対物レンズ１６を取り付けていた第１の実施の形態とは異なり、本実施の形態では第３反射鏡１２０の下部に対物レンズ１６及び対物レンズ駆動部９０が設けられていて、対物レンズ駆動部９０の外壁部に第２反射鏡１９が設けられている。また、本実施の形態ではビームスプリッタ１５は省略され、第３反射鏡１２０は検出光学系２３の光軸上に配置されている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４５】
本実施の形態では、出射光学系１７から−Ｚ方向に出射された検査光（レーザ光）は、第１反射鏡１８で反射して−Ｘ方向に進行方向を変え、さらに第２反射鏡１９で反射して−ＸＺ方向（−Ｚ方向に向かって−Ｘ方向に傾斜した方向）に進行方向を変えて試料１に斜方から入射する。このとき、走査装置８０によって第３反射鏡１２０、対物レンズ９０及び第２反射鏡１９が一体となってＸ軸方向に移動し、検査光が試料１の表面を走査する。対物レンズ１６には、試料１の表面で検査光が散乱して発生した散乱光のうち＋Ｚ方向に進行する光が入射し、第３反射鏡１２０で反射して＋Ｘ方向に進行方向を変え、そのまま分光ミラーを介して検出光学系２３に入射する。撮像素子２４からは暗視野像の画像データが入力され、明視野方式と同様に検査が実行される。また、分光ミラー２０で分光された散乱光は焦点光学系３２に入射し、第１の実施の形態と同様に検査光の焦点一が制御される。
【００４６】
本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果を暗視野方式の検査装置で教授することができる。
【００４７】
〔第４の実施の形態〕
図７は本発明の第４の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図、図８は図７中の矢印VIII方向から見た矢視側面図、図９は図７中のIX−IX矢視による平面図である。
【００４８】
本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、反射鏡移動装置１４０でＹステージ６を代替し、試料台１０１の水平方向への移動機能を省略する代わりに、第１反射鏡１８及び第２反射鏡１９を走査装置８０ごとＹ軸方向へ移動させて検査光を試料１に対してＹ軸方向に移動させる構成とした点である。
【００４９】
本実施の形態の場合、図９に示したように、第１反射鏡１８は反射鏡移動装置１４０の端部から突出した走査装置８０のフレームの端部に固定されている。走査装置８０は、反射鏡移動装置１４０に取り付けられており、反射鏡移動装置１４０によって走査装置８０をＹ軸方向に移動させると、走査装置８０とともに、第１反射鏡１８、第２反射鏡１９、対物レンズ１６及び対物レンズ駆動装置９０がＹ軸方向に移動する。このとき、本実施の形態においては、出射光学系１７の光軸上に固定反射鏡１３０が設置されており、第１反射鏡１８には固定反射鏡１３０で反射した検査光が入射するようになっている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５０】
本実施の形態においては、出射光学系１７から出射されて−Ｚ方向に進行する検査光は、ビームスプリッタ１５を透過して固定反射鏡１３０に入射し、固定反射鏡１３０で反射して＋Ｙ方向に進行方向を変える。固定反射鏡１３０で反射した検査光は、第１反射鏡１８で反射して−Ｘ方向に進行方向を変え、さらに第２反射鏡１９で反射して−Ｚ方向に進行方向を変えて対物レンズ１６を通過して試料１に入射する。この間、演算処理装置６０からの指令を基にステージ制御装置７０によって走査装置８０及び反射鏡移動装置１４０が駆動され、試料１の表面がスキャニングされる。その他の動作は第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
本実施の形態の場合、試料台１０１のＹ軸方向の移動機能を省略することができるので、振動抑制、設置面積の縮小、製作コストの低減等の面でさらなる効果が期待される。
【００５２】
〔第５の実施の形態〕
図１０は本発明の第５の実施の形態に係る検査装置の概略構成を表す概念図である。
【００５３】
本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、走査装置８０が、第２反射鏡１９ではなく、第１反射鏡１８を走査装置８０で移動させて試料１を走査する点である。
【００５４】
具体的には、本実施の形態の場合、走査装置８０は、出射光学系１７から出射された検査光の光軸（本実施の形態ではＺ軸方向）に沿って第１反射鏡を移動させるように配置されており、第１反射鏡１８で反射した検査光の光軸はＺ軸方向に平行移動するようになっている。第２反射鏡１９は、固定式の反射鏡で構成されており、第１反射鏡１８で反射する検査光の移動幅（すなわち走査装置８０による第１反射鏡１８の移動幅）をカバーする大きさを有している。すなわち、走査装置８０によって第１反射鏡１８が移動すれば、第２反射鏡１９に対する検査光の入射位置がＺ軸方向に移動し、試料１への検査光の入射位置がＸ軸方向に移動する仕組みである。また、本実施の形態においては、対物レンズ１６及び対物レンズ駆動装置９０は、第２反射鏡１９ではなく対物レンズ移動装置１５０に取り付けられていて、ステージ制御装置７０からの指令によって走査装置８０と連動制御され、第２反射鏡１９から試料１に向かう検査光に追従してＸ軸方向に移動する構成である。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５５】
本実施の形態のような構成としても第１の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００５６】
〔その他〕
以上の各実施の形態では出射光学系１７が−Ｚ方向に検査光を出射する場合を例に挙げて説明したが、この構成には必ずしも限られない。例えば、第１−第４の実施の形態において、出射光学系１７の光軸を寝かせて検査光をＸ軸方向（第４の実施の形態ではＹ軸方向）に出射するようにして、第１反射鏡１８（第４の実施の形態では固定反射鏡１３０）を省略して出射光学系１７から直接第２反射鏡１９（第４の実施の形態では第１反射鏡１８）に検査光を入射させる構成とすることも考えられる。
【符号の説明】
【００５７】
１        試料
６        Ｙステージ（試料台移動装置）
１６      対物レンズ
１６ａ    対物レンズ
１７      出射光学系
１７ａ    出射光学系
１８      第１反射鏡
１９      第２反射鏡
２３      検出光学系
２３ａ    検出光学系
２４      撮像素子（受光部）
８０      走査装置
８０ａ    走査装置
１０１    試料台
１０２    反射手段
１０２ａ  反射手段
１４０    反射鏡移動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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